哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写题为《短论》的论文。他规定地球有三种运动：
一种是在地轴上的周日自转运动
2一种是环绕太阳的周年运动
3一种是用以解释二分岁差的地轴的回转运动
哥白尼在他的《天体运行论》一书中认为天体运动必须满足以下七点：
不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心
2地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的中心
3所有天体都绕太阳运转，宇宙的中心在太阳附近
4地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的
5在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的
6在空中看到的太阳运动的一切现象，都不是它本身运动产生的，而是地球运动引起的，地球同时进行着几种运动
7人们看到的行星向前和向后运动，是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象
哥白尼用以支持他的学说的论据，主要属于数学性质。他认为一个科学学说是从某些假说引伸出来的一组观念。他认为真正的假说或者定理必须能够做到下面两件事情：
它们必须能够说明天体所观测到的运动。
它们必须不能违背毕达哥拉斯关于天体运动是圆周的和均匀的论断。
当时有许多反对的观点，但是用当时的知识进行了反驳。
反对理由：如果地球在转动，空气就会落在后面，而形成一股持久的东风。
哥白尼答复：空气含有土微粒，和土地是同一性质，因此逼得空气要跟着地球转动。
哥白尼答复：空气转动时没有阻力是因为空气和不断转动的地球是连接着的。
反对理由：一块石子向上抛去，就会被地球的转动抛在后面，而落在抛掷点的西面。
哥白尼答复：由于受到本身重量压力的物体主要属于泥土性质，所以各个部分毫无疑问和它们的整体保持同样的性质。
反对理由：如果地球转动，它就会因离心力的作用变得。
哥白尼答复：如果地球不转动，那末恒星的那些更庞大的球就必须以极大的速度转动，这一来恒星就很容易被离心力拉得粉碎。
哥白尼答复：离心力只在非天然的人为运动中找得到，而在天然的运动中，如地球和天体的运动中，则是找不到的。